Материал: Система автоматизированного управления мобильной газораспределительной станцией

-       сброс программы.

Рисунок 59 - Окно отладки программы

Отладка управляющей программы производится только после загрузки в центральный контроллер CPU-17B САУ мобильной ГРС.

Листинг основной управляющей программы и подпрограмм обслуживания периферийного оборудования системы автоматизированного управления мобильной газораспределительной станцией представлен в Приложении 2.

.       
РАСЧЕТ НАДЕЖНОСТИ СИСТЕМЫ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО УПРАВЛЕНИЯ

В соответствии с положениями ГОСТ 27.002-2015 «Надежность в технике. Термины и определения» понятие «система» - как система автоматизированного управления мобильной газораспределительной станцией, - это объект, представляющий собой множество взаимосвязанных элементов, рассматриваемых в определенном контексте как единое целое и отделенных от окружающей среды. Система обычно определяется с точки зрения достижения определенной цели, например выполнения требуемых функций.

Надежность системы автоматизированного управления мобильной газораспределительной станцией определяется как - свойство объекта сохранять во времени способность выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях применения. Надежность является комплексным свойством, которое в зависимости от назначения объекта и условий его применения может включать в себя безотказность, ремонтопригодность, восстанавливаемость, долговечность, сохраняемость, готовность или определенные сочетания этих свойств.

Восстанавливаемость - это свойство объекта, заключающееся в его способности восстанавливаться после отказа без ремонта. Для восстановления могут требоваться или не требоваться внешние воздействия.

Наработка до отказа - это продолжительность работы объекта от начала его эксплуатации или момента его восстановления до отказа.

Время восстановления - это время, затрачиваемое непосредственно на выполнение операций по восстановлению объекта.

В ходе разработки системы автоматизированного управления мобильной газораспределительной станцией для учета надежности составляющих элементов, для формулировки требований к надежности системы в целом, для определения срока службы системы определяются количественные характеристики надежности - показатели надежности системы.

Показатели безотказности:

-       наработка на отказ;

-       вероятность безотказной работы в течение заданного времени;

Показатели ремонтопригодности:

-       среднее время восстановления работоспособности системы;

Комплексные показатели:

-       коэффициент готовности системы - вероятность того, что система работоспособна в произвольный момент времени;

-       коэффициент оперативной готовности - вероятность того, что система окажется в работоспособном состоянии в произвольный момент времени, и, начиная с этого времени, будет работать безотказно в течение заданного интервала времени.

Расчет показателей надежности САУ мобильной ГРС производится в следующей последовательности:

-       определение перечня функций САУ ГРС, для которых необходим расчет надежности и которые влияют на надежность системы в целом;

-       определение состава элементов, участвующих в реализации функций САУ ГРС;

-       построение структурно-логической схемы расчета надежности. Для САУ мобильной ГРС характерна последовательно-параллельная схема расчета надежности.

Перечень функций САУ мобильной ГРС, для которых производится расчет надежности и которые влияют на надежность системы в целом:

-       измерение параметров рабочего процесса ГРС;

-       управление технологическим оборудованием ГРС;

-       сигнализация состояния оборудования ГРС;

-       передача данных между элементами САУ ГРС, технологическим оборудованием и САУ ГРС;

-       регистрация полученных данных САУ ГРС от технологического оборудования;

Расчет надежности САУ ГРС в данной работе производится элементным методом - определение показателей надежности системы, обусловленных надежностью ее комплектующих частей. Состав элементов, участвующих в реализации функций САУ ГРС, относительно которых производится расчет элементной надежности системы в целом:

-       датчик давления Метран-150 (средняя наработка на отказ 150000 часов);

-       датчик температуры ТСМУ Метран-274 (средняя наработка на отказ 70000 часов);

-       сигнализатор СТМ-30 (средняя наработка на отказ 30000 часов);

-       блок управления запорной арматурой ЭПУУ-8 (средняя наработка на отказ 30000 часов);

-       вентилятор ВКР-4 (средняя наработка на отказ 20000 часов);

-       извещатель пожарный ИП212/101-18 (средняя наработка на отказ 60000 часов);

-       извещатель охранный ИО102-26/В (средняя наработка на отказ 200000 часов);

-       прибор приемно-контрольный охранно-пожарный Сигнал-20М (средняя наработка на отказ 20000 часов);

-       реле промежуточное РРМ77/3 (средняя наработка на отказ 1000000 переключений);

-       панель оператора СП310Р (средняя наработка на отказ 30000 часов);

-       модуль ввода аналоговых сигналов AI-12 (средняя наработка на отказ 12000 часов);

-       модуль ввода дискретных сигналов DI-11 (средняя наработка на отказ 12000 часов);

-       модуль вывода дискретных сигналов DО-11 (средняя наработка на отказ 12000 часов);

-       модуль повторителя интерфейса RS-485 CI-17B (средняя наработка на отказ 12000 часов);

-       модуль центрального процессорного устройства CPU-17B (средняя наработка на отказ 12000 часов);

-       модуль питания PU-22 (средняя наработка на отказ 12000 часов);

-       блок питания нестабилизированный SU-08M (средняя наработка на отказ 12000 часов);

5.1 Методика расчета показателей надежности

Расчет показателей надежности выполнен в соответствии с методикой, изложенной в [8]. Для каждого элемента САУ мобильной ГРС рассчитываются следующие параметры элементной надежности:

-       параметр потока отказов каждого элемента системы:

λ =  (1)

где λ - параметр потока отказов каждого элемента системы;

Т - наработка на отказ каждого элемента системы, час;

-       параметр потока восстановления каждого элемента системы:

μ =  (2)

где μ - параметр потока восстановления каждого элемента системы;

Тв - среднее время восстановления каждого элемента системы, час;

Для совокупности элементов системы рассчитываются следующие показатели:

-       параметр потока отказов совокупности элементов системы:

           (3)

где λэ - параметр потока отказов совокупности элементов системы;

λi - параметр потока отказов i-го элемента системы;

n - количество элементов системы;

-       параметр потока восстановления совокупности элементов системы:

μэ =  (4)

где μэ - параметр потока восстановления совокупности элементов системы;

μ1 - параметр потока восстановления 1-го элемента системы;

μ2 - параметр потока восстановления 2-го элемента системы;

μn - параметр потока восстановления n-го элемента системы;

Для системы в целом рассчитываются следующие показатели:

-       время наработки на отказ системы:

 (5)

-       время восстановления системы:

 (6)

-       вероятность безотказной работы за 10000 часов:

 (7)

Результаты расчета САУ мобильной ГРС на надежность представлены в таблице 17 и таблице 18.

Таблица 17 - Результаты расчета САУ мобильной ГРС на надежность

Для расчета параметра потока восстановления принято следующее упрощение - среднее время восстановления каждого элемента системы принято 1 час.

Таблица 18 - Результаты расчета САУ мобильной ГРС на надежность

Таким образом, время наработки САУ мобильной ГРС на отказ составляет:

-       по информационным функциям - 12000 часов;

-       по управляющим функциям - 15000 часов;

-       по функциям защиты - 20000 часов.

.       
РАСЧЕТ ОСНОВНОЙ ПОГРЕШНОСТИ СИСТЕМЫ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО УПРАВЛЕНИЯ

Источником возникновения погрешностей измерения величин в системе автоматизированного управления мобильной газораспределительной станцией являются следующие составляющие САУ:

.        При измерении давления:

-       датчик давления Метран-150 - основная допустимая погрешность измерения давления - 0,075%;

-       модуль ввода аналоговых сигналов AI-12 - основная допустимая погрешность измерения давления - 0,2%;

.        При измерении температуры:

-       датчик температуры ТСМУ Метран-274 - основная допустимая погрешность измерения давления - 0,025%;

-       модуль ввода аналоговых сигналов AI-12 - основная допустимая погрешность измерения давления - 0,2%;

.        При измерении уровня загазованности:

-       сигнализатор СТМ-30

В соответствии с требованиями [7] пределы допускаемой погрешности при измерении технологических параметров производственного процесса мобильной ГРС, с учетом погрешностей первичных датчиков и системы управления, не должны превышать следующих значений:

-       измерение давления газа ± 0,5%;

-       измерение температуры газа ± 0,5%;

6.1 Расчет погрешности измерения технологических параметров системой автоматизированного управления ГРС

-       погрешность измерения давления:

δдавл. =  (1)

где  - основная допустимая погрешность датчика давления Метран-150;

 - основная допустимая погрешность модуля ввода аналоговых сигналов AI-12;

δдавл. =  = 0,21%

-       погрешность измерения температуры:

δтемп. =  (2)

где  - основная допустимая погрешность датчика температуры ТСМУ Метран-274;

 - основная допустимая погрешность модуля ввода аналоговых сигналов AI-12;

δтемп. =  = 0,32%

-       погрешность измерения уровня загазованности:

δзагаз. =  (3)

где  - основная допустимая погрешность сигнализатора СТМ-30;

 - основная допустимая погрешность модуля ввода аналоговых сигналов AI-12;

δзагаз. =  = 0,22%

Максимальное значение погрешности при измерении технологических параметров составляет 0,32%, что удовлетворяет требованиям [7].